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Behavior

Una prueba de extracción instrumentada para caracterizar las respuestas posturales

doi: 10.3791/59309 Published: April 6, 2019

ERRATUM NOTICE

Summary

Deterioro de los reflejos posturales, como inestabilidad postural, es difícil de cuantificar. Evaluaciones clínicas como la prueba de tirón sufren problemas con fiabilidad y escalamiento. Aquí, presentamos una versión instrumentada de la prueba de extracción para caracterizar objetivamente las respuestas posturales.

Abstract

Deterioro de los reflejos posturales, como inestabilidad postural, es un déficit común e incapacitante de la enfermedad de Parkinson. Para evaluar los reflejos posturales, los médicos emplean típicamente la prueba de tirar respuestas correctivas grado a una perturbación hacia atrás en los hombros. Sin embargo, la prueba de extracción es propensa a problemas de fiabilidad y escalamiento (puntuación/4). Aquí, presentamos una versión instrumentada de la prueba de extracción para cuantificar más exactamente las respuestas posturales. Similar a la prueba clínica, tira manualmente se administra menos fuerza también se registra. Desplazamientos del tronco y pies son capturados por un movimiento semi portátil sistema de seguimiento. Datos representan la distancia recorrida (en unidades de milímetros), haciendo análisis y posterior interpretación intuitiva. La prueba de extracción instrumentada también detecta variabilidades confunde influir en administración examen de pull, como fuerza de tracción, tal modo identificación y cuantificación de potencial que pueden explicarse por técnicas estadísticas. La prueba de extracción instrumentada podría tener aplicación en estudios que buscan capturar tempranas anormalidades en las respuestas posturales, inestabilidad postural la pista con el tiempo y detectar la respuesta a la terapia.

Introduction

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Reflejos posturales actúan para mantener el equilibrio y la postura vertical en respuesta a perturbaciones1. Deterioro de estas respuestas posturales en trastornos como la enfermedad de Parkinson resulta en inestabilidad postural, y comúnmente conduce a cae, reducido a poca confianza y disminuye la calidad de vida2,3,4. En la práctica clínica, los reflejos posturales se evalúan típicamente con la prueba de tiro, donde un examinador tira enérgicamente al paciente hacia atrás en los hombros y grados visualmente la respuesta5,6,7, 8. inestabilidad postural generalmente se anotó con la Unified Parkinson enfermedad valorar escala (UPDRS) (0 - normal 4 - severo), según lo publicado por la sociedad de trastornos de movimiento internacional5. Este método se ha utilizado ampliamente en la evaluación de individuos con enfermedad de Parkinson pero sufre poca fiabilidad y escala muy limitada (puntuación/4)6,7,9. Calificaciones de pruebas de tracción a menudo no se correlacionan con puntos finales clínicos importantes como las cataratas y la clasificación basada en entero carece de sensibilidad para detectar cambios postural fino10,11.

Medidas objetivas de laboratorio ofrecen información precisa sobre la naturaleza de la respuesta de equilibrio mediante la cuantificación de cinética (por ejemplo, el centro de presión), cinemática (por ejemplo, conjunto de desplazamiento de la goniometría y extremidades) y neurofisiológicos (p. ej., músculo extremos de reclutamiento)12. Estos métodos pueden identificar anomalías antes de que sea clínicamente evidente inestabilidad postural y seguimiento de los cambios con el tiempo, incluyendo las respuestas al tratamiento13,14.

Herramientas para cuantificar la inestabilidad Postural

Las técnicas convencionales de posturografía dinámica comúnmente emplean plataformas móviles. Las respuestas posturales resultantes se cuantifican usando una combinación de posturografía, electromiografía (EMG) y acelerometría12,15,16. Sin embargo, las respuestas de abajo hacia arriba de las perturbaciones de la plataforma - que evocan una respuesta como deslizarse en un suelo mojado, son fundamentalmente diferentes de las respuestas posturales de arriba hacia abajo de la prueba clínica pull - como puede ocurrir cuando se golpea en una multitud. Emerge evidencia sugiere perturbaciones truncal rendimiento características posturales diferentes a las de mover plataformas17,18,19. En consecuencia, otros han intentado truncal perturbaciones en el laboratorio con técnicas complejas, incluyendo motores, poleas y péndulos15,20,21,22. Métodos de medición son a menudo costosos e inaccesibles y forman parte de captura de movimiento basado en el video que requiere espacio en laboratorios especializados20,21. Idealmente, un método objetivo para caracterizar las respuestas de prueba de extracción debe tener excelentes propiedades psicométricas, ser fácil de administrar, fácil de operar, ampliamente accesible y portátil. Esto es importante para facilitar la adopción generalizada de la técnica como una herramienta de evaluación alternativa para evaluar respuestas posturales dentro de investigación y potencialmente, ajustes clínicos.

La prueba de extracción instrumentada

Este protocolo pretende ofrecer a los investigadores una técnica para la evaluación objetiva de las respuestas posturales a la prueba de extracción. Un sistema de captura de movimiento electromagnética semi portable y ampliamente disponible es la base de la técnica. La perturbación consiste en tira de manual que no requiere sistemas mecánicos especializados. Este método no tiene sensibilidad suficiente para detectar pequeñas diferencias en los tiempos de reacción posturales y las amplitudes de respuesta; por lo tanto, es adecuado para captar potenciales anormalidades desde normal hasta inestabilidad postural grado 1 según la UPDRS (inestabilidad postural con recuperación del equilibrio sin ayuda)5. Este método también puede utilizarse para explorar los efectos del tratamiento en la inestabilidad postural. El protocolo aquí descrito se deriva de en Tan et al23.

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Protocol

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Todos los métodos descritos fueron revisados y aprobados por el Comité de ética de investigación humano local en salud de Melbourne. Consentimiento informado fue obtenido de los participantes antes del estudio.

1 instalación de equipo

  1. Preparar el rastreador de movimiento electromagnético con 3 sensores de movimiento miniatura según las instrucciones del fabricante. Antes de la recogida de datos, asegúrese de cada sensor es muestreada en un mínimo 250 Hz, desplazamiento se mide en unidades de milímetros y rotaciones (pitch, roll y yaw) están en grados. Asegúrese de que toda filtración interna está desactivados, y la posición de los sensores para hacer referencia a un origen estática (generalmente el transmisor electromagnético).
  2. Fijar una celda de carga (rango de tensión mínima 100 N, S se recomienda el tipo) al arnés del paciente a nivel del hombro con una cuerda de un diámetro mínimo de 10 mm.
    Nota: El sistema del arnés y la cuerda son adecuados para su uso en los participantes hasta 120 kg de peso.
  3. Conectar la celda de carga a unidad de adquisición de datos (convertidor A/D).
  4. Conecte el disparador de la salida de la unidad de adquisición de datos en una entrada de disparador del rastreador de movimiento para asegurar la grabación sincronizada. Conjunto de unidad de adquisición de datos de muestreo coincida con el rastreador de movimiento y desactivar el filtro todos.
  5. Realizar el experimento en una habitación tranquila para minimizar las distracciones durante la evaluación. Deje suficiente espacio para los participantes a adoptar varias medidas correctivas para recuperar el equilibrio.
    Nota: Pacientes con enfermedad de Parkinson y retropulsión son conocidos por tomar 5-6 pasos hacia atrás durante el ensayo de tracción.
  6. Lugar cae la estera en el suelo como medida de precaución.
  7. Limpie el arnés, sensores y cables con una toallita desinfectante de grado de hospital antes de la prueba a cada participante.
    Nota: Grabación de vídeo (por ejemplo, mediante una cámara sobre un trípode) de la prueba de extracción instrumentada procedimiento se recomienda para que puede hacer referencia a cualquier irregularidad durante el proceso de datos contra los datos de vídeo de un ensayo.

2. preparación y selección de participantes

  1. Identificar a los participantes apropiados para el estudio: los participantes abarcan una gama de edades, las condiciones de la enfermedad y severidad donde las respuestas posturales son de interés y balance evaluación emplea típicamente la prueba clínica pull. Asegúrese de que los participantes pueden colocar independientemente y generar una respuesta de equilibrio correctivo no requieren ayuda para recuperar (es decir, hasta 1 grado inestabilidad postural según la UPDRS).
  2. Excluir a las personas con visión vestibular, cardiovascular y Musculoesqueléticas (incluyendo las personas que necesitan pies ortesis o férulas), que puede perjudicar el desempeño del equilibrio a menos que se trata el tema de la investigación, los de contacto Precauciones y los medicamentos que afectan el equilibrio o la atención (p. ej., antidepresivos, neurolépticos, benzodiacepinas, antiepilépticos, antiarrítmicos y diuréticos).
  3. Con el participante use ropa floja cómodo en el día del experimento y quitar los zapatos antes del procedimiento de prueba de extracción.
  4. Ayudar al participante en colocarse el arnés de tronco modificado para requisitos particulares con la célula de carga. Haga clic en las hebillas en el pecho y la cintura. Asegúrese de que las correas de ajuste del arnés son ajustada, pero confortable. No se permiten más de 50 mm de holgura en el arnés al tirar de la cuerda. En los pacientes con inestabilidad postural conocida, asegúrese de que un asistente esté presente cuando el arnés se aplica cuando el participante está de pie.
  5. Instale sensores de movimiento usando cinta médica para la ranura esternal (a nivel de las vértebras segunda y tercera torácica) y en los pies en el maléolo del tobillo izquierdo y derecho.
    Nota: Aplicar los sensores en los participantes con inestabilidad postural conocida en sesión. Todos los cables deben pasarse cuidadosamente para evitar los peligros del viaje.
  6. Pregunte al participante a pie descalzo, en una postura cómoda (según base preferida del participante de apoyo) a lo largo de las marcas de la línea vertical y horizontal en el piso. Observe la posición de pies de los participantes. Pregunte al participante a también nota que sus pies posición para volver a la misma posición después de cada extracción. Supervisar la colocación de pies de los participantes después de cada prueba y pregunte al participante para volver a la posición original de pies si se observan discrepancias.
  7. Instruir a los participantes centrarse en arte 1,5 m en el nivel de los ojos con las manos a su lado para minimizar las distracciones entre tirones.

3. procedimiento de prueba de tirón instrumentada

  1. Realice la prueba de extracción instrumentada según las directrices de examen de tirón clínica descrita por el UPDRS5.
  2. Explicar el procedimiento de prueba y que el participante sepan que paso a paso se le permite recuperar el equilibrio tras el tirón hacia atrás. Desalentar las respuestas anticipatorias como flexión de tronco hacia delante, refuerzo en flexión postura o de la rodilla antes de la extracción. Tenga en cuenta estas respuestas si ocurren durante el experimento.
  3. Antes de cada pull, asegúrese de que el participante está atento preguntando a los participantes a centrarse en un cuadro colgado en la pared. Asegúrese de que el participante está de pie erguido, con los ojos abiertos, las manos a su lado, y sus pies a los marcadores señalados en una postura cómoda.
  4. Párese detrás del participante. Se aplica un tirón enérgico de la fuerza suficiente para generar una respuesta tronco y paso a través de la cuerda y sostenida perpendicularmente a la altura de los hombros de los participantes de la célula de carga.
  5. Después de cada tirón asegurar el participante vuelve a los pies originales posicionamiento. Restablecer la posición a marcadores designados en el piso y repetir 35 veces.
    Nota: El número de ensayos se puede variar según el diseño experimental y población clínica.
  6. Permiten a los participantes un breve descanso de 2 min después de cada 10 ensayos, o como sea necesario para reducir los efectos de la fatiga y asegurar la atención se centra en la tarea. Los participantes pueden optar por sentarse o pararse. Solicitar que los participantes abstengan de hablar entre tirones a menos que pedir un descanso o expresando su malestar durante el procedimiento.
  7. Como una precaución adicional, asegúrese de que el asesor y el asistente están de pie con la espalda cerca de una pared permitiendo suficiente espacio para que el participante a dar varios pasos hacia atrás.
    Nota: El asesor siempre debe estar preparado para atrapar al paciente. Un asistente se requiere para seguridad cuando son evaluados los participantes con inestabilidad postural conocida.
  8. Separar los sensores y asistir al participante fuera el arnés después de concluido el procedimiento de prueba de extracción instrumentada.

4. procesamiento de señales

Nota: Utilice una plataforma de ciencia de datos convenientes tales como MATLAB, R o Python. Comandos que se muestran aquí son para MATLAB y código de ejemplo está disponible como Archivo complementario.

  1. Importar los datos registrados en el paso 3.4 en una plataforma de ciencia de datos adecuado: csvread().
  2. Alinear el movimiento tracker y carga datos de la celda utilizando las señales de disparo y muestrear a una tasa de muestreo: función de resample() de 1 kHz si es necesario.
  3. Filtro de paso alto todo movimiento seguimiento y carga de datos de la celda con una frecuencia de corte de 0,05 Hz para eliminar deriva de línea de base: butter() y filtfilt().
  4. Doble diferenciar el movimiento del tronco desplazamiento de datos de seguimiento para obtener velocidad del tronco y la aceleración: diff().
  5. Usando la señal de disparo o un algoritmo de detección de pico aplicado a los datos de la celda de carga, rebanada grabaciones para obtener épocas de cada atracción individual prueba de ensayo: la función findpeaks().
  6. Detectar y rechazar a los ensayos con el movimiento anticipatorio de la troncal. Un desplazamiento del tronco hacia delante inmediatamente antes de la administración de extracción presenta generalmente como un pico por lo menos tres desviaciones estándar por encima de la media de referencia del sensor de tronco: std() y mean().
  7. Determinar el tiempo de reacción postural como la diferencia entre el inicio del desplazamiento de tronco (3 desviaciones estándar por encima de la media basal) después de la atracción y el punto de inflexión de la curva de velocidad de tronco (lo que indica el comienzo de la desaceleración de tronco): distinguir, diff() y detector de cruce de uso cero, zcd().
  8. Determinar la magnitud de la respuesta postural como la desaceleración máxima del tronco: min() o max().
  9. Calcular el tiempo de reacción de paso como la diferencia entre el inicio del desplazamiento troncal (según 4.7) para el movimiento inicial de la extremidad paso a paso: 3 desviaciones estándar por encima de la media de referencia.
  10. Determinar la magnitud de la respuesta de paso calcular el desplazamiento total del pie en milímetros (mm), de despegue del pie inicial al contacto de la extremidad escalonamiento arrestando a retropulsión hacia atrás. Excluir los pasos menos de 50 mm, como el cambio en la base de apoyo se considera insignificante24: min() o max().
  11. Calcular la fuerza de tracción máxima y tasa de desarrollo de la fuerza de la celda de carga: max() para tirar; Max() y diff() velocidad con fuerza.
    Nota: La fuerza de tracción máxima indica la fuerza máxima instantánea entregada, mientras que la tasa es la pendiente de la fuerza versus la curva de tiempo indicando cómo rápidamente se generó la fuerza.

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Representative Results

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La prueba de extracción instrumentada (figura 1) se utilizó para investigar respuestas tronco y paso en una cohorte jóvenes, saludables23. Treinta y cinco ensayos se presentaron en serie, con un estímulo auditivo entregado simultáneamente con cada extracción (figura 2). El estímulo auditivo era 90 dB (normal) o 116 dB (ruidoso). Se ha demostrado el fuerte estímulo suficiente como para desencadenar efectos de StartReact, donde las respuestas preparadas salen temprano por un sorprendente estímulo auditivo25. Efectos de StartReact pueden utilizarse como una sonda para explorar los mecanismos subyacentes de la preparación de motor26. El primer juicio fue mantenido para analizar las respuestas unhabituated y cuatro ensayos posterior desechados para efectos de la práctica, que se ha demostrado que habituarse en cinco ensayos iniciales27. 10 ensayos fuertes mezcladas al azar y ensayos posteriores habituados compuesta por 20 intensidad normal. Intervalos inter-ensayos (10-15 s) fueron variables. El análisis se realizó con modelos lineales mixtos debido a múltiples factores que podrían influir en respuestas posturales de tronco y paso (p. ej., variabilidad de la fuerza de tracción entre ensayos o participante altura y peso). Análisis de modelos lineales mixtos se realizaron utilizando la siguiente ecuación:

Equation 1

donde Yij es tiempo de reacción o magnitud de la respuesta de ensayo , el participante β0-5 son los coeficientes de efecto fijo, θ0j es el efecto aleatorio para participante j (intersección aleatoria) , Εij y es el término de error.

El tirón instrumentado prueba distinguidas primer ensayo las respuestas y StartReact efectos de una perturbación al revés. Durante el primer juicio, tiempo de reacción del paso fue más lento (primer ensayo vs ensayos posteriores la diferencia de medias: 36,9 ms, p = 0.009), y escalonamiento tamaño era más grande (primer ensayo vs ensayos posteriores la diferencia de medias: 60 mm, p = 0.002) (tabla 1 ). Tiempo de reacción del tronco y la magnitud de la respuesta permanecieron invariable. StartReact efectos sólo estaban presentes en el tronco para posterior tira habituado. Un fuerte estímulo auditivo acelerado tiempo de reacción de troncal (ruidosamente frente a estímulos normales de diferencia de medias: 10,2 ms, p = 0,002) y magnitud de respuesta de tronco (ruidosamente frente a estímulos normales de diferencia de medias: 588 mm.s-2, p < 0.001) () Figura 3 y tabla 2). Se exploraron las variables que contribuyen a las respuestas de la prueba de extracción. En particular, se encontró examinador pico fuerza para influir en el tamaño de paso a paso las respuestas (p < 0,001) y tiempos de reacción de tronco (p < 0.001) (tablas 3 y 4). Peso participante influenciado paso tiempos de reacción (p = 0,008) (tabla 3). De lo contrario, peso y altura de participante no influyó en resultados.

Figure 1
Figura 1 . De test de extracción instrumentada. La prueba de extracción instrumentada permite un asesor aplicar una perturbación de nivel del hombro hacia atrás con una cuerda y arnés (a). La fuerza de la perturbación se registra utilizando un medidor de fuerza (b); la respuesta de la troncal mediante un sensor colocado en la ranura esternal (c); y paso a paso a través de sensores en el maléolo del tobillo izquierdo y derecho del (d). El sistema de seguimiento del movimiento abarca una unidad de procesamiento (e) que calcula las posiciones tridimensionales de hasta cuatro sensores con respecto a un transmisor electromagnético (f). Se entregan estímulos auditivos a través de auriculares. Esta figura ha sido modificada de23. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 2
Figura 2 . Los datos recogidos de un ensayo de la prueba de extracción instrumentada representante Líneas discontinuas verticales indican los marcadores en el eje del tiempo (t). El inicio de la extracción se produce en el marcador de 0 con el posterior inicio del desplazamiento de tronco en el marcador 1. Desplazamiento positivo troncal indica movimiento hacia atrás. El estímulo auditivo comienza en el borde descendente del sonido disparador, ± 21 6 ms de fuerza pico. El inicio de la desaceleración del tronco en el marcador 2 se produce en el cambio de velocidad de tronco de pico. La respuesta postural (es decir, tiempo de reacción de troncal) se define como la diferencia entre los marcadores 2 y 1. . Esta figura ha sido modificada desde23. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 3
Figura 3 . Efectos de StartReact en las respuestas posturales truncal. Datos de ensayos individuales asociados con el estímulo normal de 90 dB (normal), indicado por las líneas grises y fuerte estímulo auditivo en 116 dB (ruidoso), indicado por las líneas azules. Líneas discontinuas verticales indican los marcadores en el eje del tiempo. StartReact es demostrada por los tiempos de reacción más rápidas en velocidad de tronco al fuerte estímulo auditivo, indicado por la línea vertical quebrada azul, en comparación con el estímulo auditivo normal, indicado por la línea vertical discontinua gris (A). Magnitud de la respuesta a la tarea postural se deriva de la aceleración del tronco. Líneas discontinuas horizontales indican los marcadores en el eje de aceleración del tronco. La mayor magnitud de la respuesta se muestra en el ensayo ruidoso, tal como se indica por el azul roto línea horizontal que representa el punto mínimo de la curva de aceleración, en comparación con el ensayo normal, representado por la línea horizontal discontinua gris (B). Esta figura ha sido modificada desde23. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Tiempo de reacción de paso Magnitud de respuesta de paso
Tipo de ensayo de comparación Δ media
(ms)
IC DEL 95% valor de p Significa Δ (mm.s-2) IC DEL 95% valor de p
Primera vs Normal 36.9 4.7, 69.2 0.009 60 17, 103 0.002
Primera vs alto 46.1 13.1, 79,2 0.002 53 9, 97 0.005
Normal vs alto 9.2 -3,1, 21.5 0.072 -7 -23, 9 0,315

Tabla 1. Significar diferencias (Δ) entre el primer ensayo de prueba de extracción y ensayos posteriores con 90 dB (normal) o 116 dB (ruidosamente) estímulos auditivos para paso tiempo de reacción y la magnitud de la respuesta. Esta tabla ha sido modificada desde23.

Tiempo de reacción de tronco Magnitud de respuesta de tronco
Tipo de ensayo de comparación Δ media
(ms)
IC DEL 95% valor de p Significa Δ (mm.s-2) IC DEL 95% valor de p
Primera vs Normal -6 -31.1, 19.0 0,692 162 -412, 737 0.497
Primera vs alto 4.2 -21.2, 29,6 0,692 -425 -1008, 158 0.12
Normal vs alto 10.2 3.0, 17.5 0.002 -588 -750,-425 < 0.001

Tabla 2. Significa que las diferencias (Δ) entre el primer ensayo de prueba de extracción y ensayos posteriores con 90 dB (normal) o estímulos auditivos (fuerte) de 116 dB para el tiempo de reacción del tronco y la magnitud de la respuesta. Esta tabla ha sido modificada desde23.

Tiempo de reacción de paso Magnitud de respuesta de paso
Predictor Estimación IC DEL 95% valor de p Estimación IC DEL 95% valor de p
Fuerza máxima -0,12 -0.44, 0.19 0.436 1.02 0.55, 1.49 < 0.001
Tasa de la fuerza -0.01 -0.04, 0.02 0.575 0.01 -0.03, 0.06 0.528
Altura -64.65 -283.98, 154.69 0.542 240.26 -797.51, 1278.03 0.629
Peso 2.37 0.72, 4.03 0.008 -2.51 -10.56, 5,55 0.518

Tabla 3. Las estimaciones del coeficiente, intervalos de confianza (IC) del 95% y significancia estadística de extracción instrumentada test predictores resultantes de modelos lineales mixtos para respuesta paso. Esta tabla ha sido modificada desde23.

Tiempo de reacción de tronco Magnitud de respuesta de tronco
Predictor Estimación IC DEL 95% valor de p Estimación IC DEL 95% valor de p
Fuerza máxima 0.36 0.22, 0.51 < 0.001 0.98 -2.95, 4,91 0.623
Tasa de la fuerza -0.01 -0,03, 0.00 0,062 -0,12 -0.47, 0.22 0.486
Altura 45,97 -31.16, 123.11 0.233 -708.94 -3362.70, 1944.82 0.587
Peso -0,17 -0.75, 0.42 0.566 2.08 -18.04, 22.19 0.834

Tabla 4. Estimaciones de coeficiente, intervalos de confianza (IC) del 95% y significancia estadística de la instrumentada pull test predictores resultantes de modelos lineales mixtos para la respuesta de la troncal. Esta tabla ha sido modificada desde23.

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Discussion

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Aquí, hemos demostrado el protocolo para la instrumentación de la prueba de tracción clínica, teniendo un método ampliamente utilizado en la práctica clínica y que rinde una medida objetiva de las respuestas posturales además del aspecto importante de la administración de tirón. Con seguimiento del movimiento semi portátil, este método ofrece un medio de medida que es más accesible en comparación con técnicas de laboratorio convencionales28. Usando este método, los investigadores pueden explorar características de respuestas posturales a una perturbación de arriba hacia abajo a través de poblaciones de diferentes edades y condiciones.

El protocolo fue utilizado con éxito, deben observar varias limitaciones. Seguimiento de movimiento detecta el movimiento neto en lugar de la aparición de reclutamiento muscular, comúnmente medido por EMG29,30,31. Si lo desea, EMG (p. ej., medido desde los músculos como el tibial anterior, sóleo, isquiotibiales, cuádriceps, Abdominis del músculo recto y paraspinals lumbar) podrían integrarse en el protocolo con relativa facilidad. Los sensores de movimiento que emplea están conectados por cables a la base. Estos cables son de longitud suficiente en el laboratorio para registrar tirón prueba cinemática, sin embargo un sistema inalámbrico sería más práctico particularmente en un ajuste clínico. Mayor validez y confiabilidad en cohortes de Estados diferentes de la enfermedad y la gravedad se requiere antes de que este método puede encontrar credibilidad como una herramienta de evaluación estandarizada para evaluar respuestas posturales anotadas hasta un grado 1 según la UPDRS (postural inestabilidad con la recuperación del equilibrio sin ayuda)5.

La prueba de extracción instrumentada como una herramienta de evaluación de inestabilidad Postural

Seguimiento del movimiento electromagnético es relativamente barato y semi-portátil en comparación con otras soluciones que informe desplazamiento datos21,32,33. Registro de desplazamiento en unidades de milímetros es crucial a la simplicidad de la técnica como niega el requisito para el procesamiento de la señal compleja, por lo que los datos pueden ser comprendidos intuitivamente. Comúnmente emplean técnicas como la acelerometría no puede fácilmente convertirse en desplazamiento sin el uso de técnicas de fusión de sensores adecuados para quitar varios confunde (artefacto gravitatorio, deriva con el tiempo, error de calibración)28, 34,35.

Pasos críticos fueron discernir en este protocolo para asegurar la correcta recolección de datos. Lo importante, definimos tiempo de reacción postural en la prueba de extracción instrumentada por el inicio del desplazamiento de tronco, en lugar de la aparición del tirón Iniciado por el examinador. Esto fue crucial para excluir cualquier movimiento del arnés y cuerda en el momento de la tracción que contribuye a la latencia de respuesta. En trabajos anteriores, la aceleración máxima de respuestas posturales ocurrió antes y con amplitudes más grandes en la parte superior del cuerpo en comparación con el sacro en respuesta a una perturbación de troncal17. El tirón de la fuerza no normalizado fue sacado manualmente, similar a la prueba clínica pull. Paso a paso se define como los pies moviéndose más allá de los pies de posición en la dirección hacia atrás, excepto el movimiento en otra dirección. Encontramos pico fuerza afectado de manera significativa las respuestas paso y tronco. Grabación de la fuerza por lo tanto es imprescindible a la metodología y resultados pueden representar fuerza utilizando modelos de efectos mixtos. Dependiendo de las especificaciones de la célula de carga de una fuente de alimentación del preamplificador y por separado puede ser necesaria. Utilizar la curva de calibración suministrada por el fabricante para convertir el voltaje registrado en fuerza (Newtons). El gatillo puede utilizarse también el tiempo de la entrega de los estímulos auditivos o visuales para mayor caracterización de los mecanismos de equilibrio.

Cuando se realizan 35 ensayos, el procedimiento de prueba de extracción instrumentada toma aproximadamente 20 minutos para completar. Los usuarios de este protocolo tendrán que determinar si los plazos requeridos para el experimento son apropiados en comparación con sus métodos habituales de evaluación de inestabilidad postural. Durante la tarea, los participantes aprenden a centrarse en la fotografía, como atención se conoce para atenuar con la exposición repetida a una amenaza para el equilibrio de control36. Atención a una tarea postural se asocia con mayor control consciente de la postura y la correspondiente disminución en amplitud de desplazamientos posturales37. Durante la prueba, la seguridad de los participantes y el riesgo potencial de caídas para el asesor y el paciente son de preocupación fundamental. Precauciones de seguridad adicionales incluyen el uso de un ayudante para los pacientes con inestabilidad postural conocida y cerca de una pared salvaguardar el Tasador de caer junto con el participante9.

StartReact y preparación Motor

La prueba de extracción instrumentada ha demostrado la capacidad para detectar pequeños cambios en la latencia de respuesta de las respuestas posturales. En los resultados representativos, entregamos estímulos auditivos simultáneos con la perturbación para evaluar para aceleración en el tiempo de reacción que se produce con fuerte (116 dB) en comparación con menor intensidad (90 dB) estímulos, conocida como el efecto StartReact del25 , 38. hemos sido capaces de detectar una diferencia promedio de latencia de respuesta de tronco de aproximadamente 10 ms con el protocolo de prueba de extracción instrumentada en una cohorte de 33 participantes23. Aceleración de estos inicios de movimiento en el sentido de StartReact ocurren típicamente con una magnitud de menos de 20 ms con EMG15. También se detectaron diferencias en la latencia de escalonamiento en primer ensayo respuestas, respuestas de paso más grande. Esto es consistente con la desestabilización mayor en 'primera prueba efectos' con móviles plataformas39,40.

Este método que se describe en este manuscrito ha demostrado la capacidad de la prueba de extracción instrumentada para proporcionar la cuantificación precisa de las respuestas posturales en respuesta a la prueba de tracción clínica típicamente empleadas. En la actualidad, la prueba de extracción instrumentada pretende como un método alternativo para evaluar respuestas posturales en el marco de la investigación. Otros trabajos en fiabilidad y validez es necesaria antes de su uso en la clínica. El número de ensayos de la prueba de extracción instrumentada puede ajustarse en discreción depende el usuario de cálculos de poder estadístico. Para aumentar la comodidad del participante durante la prueba, particularmente con las mujeres, podría considerarse un arnés modificado que sujeta por detrás en una futura versión de la prueba de extracción instrumentada. Se requiere investigación adicional para explorar completamente estas respuestas en las poblaciones de pacientes con anormalidades del equilibrio (hasta inestabilidad postural de grado 1 según la UPDRS) para investigar los efectos de la terapia y aclarar los mecanismos que contribuyen a postural inestabilidad.

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Disclosures

No hay conflictos de intereses, financieros o de otra manera, se declaran los autores.

Acknowledgments

Damos las gracias por su asistencia en el protocolo de video Angus Begg (Instituto biónica). Reconocemos el Dr. Sue Finch (centro de consultoría estadística y Melbourne plataforma de consultoría estadística, Universidad de Melbourne) que proporciona apoyo estadístico. Este trabajo fue apoyado por el financiamiento a través de la salud nacional y Consejo de investigación médica (1066565), la Fundación leones victoriana y programa del Victorian gobierno de apoyo a infraestructura operacional.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Analog to Digital Convertor & Software CED Micro 1401-3 Any suitable digital acquisition system can be used
Load Cell Omegadyne LCM201-100N
MATLAB Software MathWorks Inc. NA Any data science platform can be used
Motion Sensor Ascension 6DOF, type-800
Motion Tracker Ascension  3D Guidance trakSTAR Mid-range transmitter
S&F Technical Harness and Belt Lowepro LP36282

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Shemmell, J. Interactions between stretch and startle reflexes produce task-appropriate rapid postural reactions. Frontiers in Integrative Neuroscience. 9, (2015).
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Erratum

Formal Correction: Erratum: An Instrumented Pull Test to Characterize Postural Responses
Posted by JoVE Editors on 04/30/2019. Citeable Link.

An erratum was issued for: An Instrumented Pull Test to Characterize Postural Responses.  Author affiliations were updated.

The affiliations for Joy Tan were updated from:

1. Department of Medical Bionics, The University of Melbourne 
2. Department of Neurology, The Royal Melbourne Hospital

to:

1. Department of Medical Bionics, The University of Melbourne 
2. Department of Neurology, The Royal Melbourne Hospital
4. The Bionics Institute

The affiliations for Thushara Perera were updated from:

1. Department of Medical Bionics, The University of Melbourne 
3. Department of Neurology, Austin Hospital

to:

1. Department of Medical Bionics, The University of Melbourne 
4. The Bionics Institute

Una prueba de extracción instrumentada para caracterizar las respuestas posturales
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Tan, J., Thevathasan, W., McGinley, J., Brown, P., Perera, T. An Instrumented Pull Test to Characterize Postural Responses. J. Vis. Exp. (146), e59309, doi:10.3791/59309 (2019).More

Tan, J., Thevathasan, W., McGinley, J., Brown, P., Perera, T. An Instrumented Pull Test to Characterize Postural Responses. J. Vis. Exp. (146), e59309, doi:10.3791/59309 (2019).

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